(57)【要約】      （修正有）【課題】使用中に優先的な切断面を形成しないダブルクリンプの成形ソーワイヤーを提供する。【解決手段】成形ソーワイヤーは、成形ソーワイヤーの軸に直交する互いに垂直な方向の２つのクリンプを備えた鋼線で作られている。適用される波形は、互いに垂直な両方向において等しく、双方のクリンプ間に導入される位相のみ異なる。成形ワイヤーの特徴は、軸に沿って角が辺で接続された凸状のトレースを形成する投影であり、角の数は３または４である。つまり、ソーワイヤーは四角形または三角形のらせん形状であり、そのらせん形状は、軸に沿った投影が３つまたは４つの角を持つ三角形または四角形のトレースを示す。成形ソーワイヤーは安価に作ることができ、らせん形状のため、切断中に優先的な方向を示すことはない。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
セグメントが間にある屈曲部を有する鋼線を備え、前記成形ソーワイヤーの軸に沿って延び、前記鋼線は中心線を有する成形ソーワイヤーであって、
前記成形ソーワイヤーの軸に直交する平面上の、前記中心線の前記成形ソーワイヤーの軸に平行な投影は、辺によって接続された角を有する凸状のトレースを有し、前記角は、前記辺の曲率に比して大きい曲率を有することを特徴とする、成形ソーワイヤー。
【請求項２】
前記角の数が３または４である、請求項１に記載の成形ソーワイヤー。
【請求項３】
前記鋼線は、直径「ｄ」を有し、前記直径は、４０から３００μｍである、請求項１または２に記載の成形ソーワイヤー。
【請求項４】
前記鋼線は、直径「ｄ」を有し、前記成形ソーワイヤーは、外接円直径「Ｄ」を有し、比率Ｄ／ｄは、１．０４から１．４０である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の成形ソーワイヤー。
【請求項５】
前記鋼線が直径「ｄ」を有し、前記成形ソーワイヤーの軸に沿った屈曲部間の平均距離は、前記直径「ｄ」の５から５０倍である、
請求項１から４のいずれか一項に記載の成形ソーワイヤー。
【請求項６】
軸方向長さ「Ｌ」にわたって測定したときの前記中心線の長さ「Ｓ」は、前記軸方向長さ「Ｌ」の０．００６％から０．６％前記軸方向長さ「Ｌ」よりも長く、前記軸方向の長さは、前記成形ソーワイヤーの軸に沿って測定される、
請求項１に記載の成形ソーワイヤー。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素、石英などの硬くて脆い材料を切断するために使用される成形ソーワイヤーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ソーワイヤーは、硬くて脆い材料を切断するためののこぎりで使用される。のこぎりでは、ソーワイヤーが複数の溝付き巻き上げ機にらせん状に巻き付けられることにより、ウェブを形成する。ソーワイヤーは前後に動かされ、スラリーと呼ばれる研磨粒子を含む粘性液体がウェブ上に注がれる。ワークピースとソーワイヤーの間に挟まれた研磨粒子が脆性材料を磨耗させ、それによりワークピースを徐々に切断する。
【０００３】
ソーワイヤは、高い引張強度を持つ丸く細い鋼線である。切断長さが長くなった場合、例えば２００ｍｍより長い場合、切断部の出口に研磨粒子が存在せず、切断効率が局所的に低下する可能性がある。これは、製造工程の全体的な切削速度を妨げる。これを克服するために、「局所的な屈曲部」とその間に屈曲部を接続する直線セグメントとを備え、「成形ソーワイヤー」となる直線ワイヤを提供することが提案されている。屈曲部により、スラリーは切断部に引き込まれやすくなり、切断部の端部に向かって研磨材の消耗が減少する。
【０００４】
このような屈曲部を実装するために、さまざまな提案がなされている。まず、鋼線に実装された単一のジグザグのクリンプ（crimp）が提案された（特開１９８８−０１１７８３６号公報）。しかしながら、かかる形態は、ジグザグ平面が切断部と一致させず、結果として非直線状の切断になってしまう。この問題は、国際公開第２００６／０６７０６２によって一部解決された。その中で、２つのクリンプを備えたモノフィラメントのソーワイヤが記載されており、各クリンプはピッチ長さと振幅を有し、クリンプは少なくとも２つの異なる平面に配置されている。ただし、クリンプの１つが優勢である場合、切断はそのクリンプによってのみ行われる。さらに、クリンプを実装するために２組のクリンプ形成ホイールが必要であるため、工程にコストがかかる。
【０００５】
優先的なソーイング平面を持たず、製造が効率的な成形ソーワイヤーを提供するために、考案者は次のことを提案する。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案の目的は、使用中に優先的な切断面を形成しないダブルクリンプのソーワイヤーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この問題は、請求項１に係る成形ソーワイヤーを提供することで解決される。成形ソーワイヤーは鋼線を備える。鋼線は小さな屈曲部を有し、屈曲部間に略直線のセグメントを有し、それによって屈曲部を接続する。成形ソーワイヤーは、例えば、垂直に沿った小さな張力下で張った状態を保つことにより、成形ソーワイヤーの軸に沿って伸びる。鋼線の各直交断面では、中心点を定義できる。これらの中心点を接続すると、鋼線の中心線となる。
【０００８】
成形ソーワイヤーの軸に直交する平面上の中心線の投影は、角のある凸状のトレースを示す。言い換えると、トレースは、その平面と、中心線の任意の点を通る軸に平行な線との交差によって形成される、成形ソーワイヤーの軸に直交する平面内における曲線である。凸状のトレースとは、トレース上の点のペアを接続する線上のすべての点がトレース内部に残るトレースである。角は側面で接続される。角の曲率は、側面の曲率と比較して大きくなっている。曲率は、曲率半径の逆数である。トレースの任意の点での曲率半径は、その点でのトレースへの接触円の半径である。３次元空間では、投影の平面がＺ軸に直交するＸＹ平面になる一方で、成形ソーワイヤーの軸をＺ軸とすることができる。
【０００９】
好ましい実施形態では、角の数は３または４である。最も好ましいのは４である。
【００１０】
鋼線は、直径ｄが４０から３００μｍである、丸く、長く延伸された、高張力で、高炭素の鋼線である。最も好ましいのは、１００から１２０μｍで、例えば１１５μｍである。１１０、１００、さらには９０〜８０μｍなど、さらに細かいゲージのワイヤーを使用するようになっている。切断中にワイヤに張力をかける必要があるため、それに応じて引張強度も増加させる必要がある。１２０μｍワイヤーでは、現在、４０００Ｎ／ｍｍ２を超える引張強度が一般的である。
【００１１】
好ましくは、成形ソーワイヤーは外接円の直径「Ｄ」を有し、比率Ｄ／ｄは１．０４から１．４０である。より好ましくは、比率Ｄ／ｄは１．０５から１．２０であり、例えば１．１０である。比率Ｄ／ｄは、生産管理として使用するのに便利な尺度である。鋼線の直径に対するワイヤの光学的直径（外接円筒の直径に対応）の比率である。２．０を超えるような大きなＤ／ｄの値はあまり好ましくない。その場合、成形ワイヤーが、低荷重で伸びすぎてしまい、切断時の反り形成に弊害がある。
【００１２】
好ましくは、屈曲部間の成形ソーワイヤーの軸に沿った平均距離は、前記ソーワイヤー自体の直径「ｄ」の５から５０倍である。平均距離は、成形ソーワイヤーの軸に沿った測定長「Ｌ」と、その長さ「Ｌ」にわたってカウントされた３次元空間の屈曲部の数のとの比率である。測定長「Ｌ」は、少なくとも１０の屈曲部を含む。
【００１３】
成形ソーワイヤーの屈曲部間の軸に沿った平均距離が、鋼線の直径「ｄ」の５０倍を超える場合、凹部が離れすぎて、研磨材の切断部への引き込みが不十分になる。そうでない場合、成形ソーワイヤーの屈曲部間の軸に沿った平均距離が鋼線の直径「ｄ」の５倍未満の場合、単位長さあたりの屈曲部が多すぎて、使用中にワイヤーが伸びすぎる。より好ましくは、屈曲部間の成形ソーワイヤーの軸に沿った平均距離は、前記ソーワイヤー自体の直径「ｄ」の１５から２５倍であり、例えば、ソーワイヤーの直径「ｄ」の２０倍である。
【００１４】
ワイヤーの中心線は、成形ソーワイヤーの軸に沿った軸方向の長さ「Ｌ」にわたって測定された場合、長さ「Ｓ」を有し、好ましくは（Ｓ−Ｌ）／Ｌは０．００６から０．６パーセントである。この（Ｓ−Ｌ）／Ｌは、ワイヤーの形状によりワイヤーに組み込まれる「余分な長さ」である。この「余分な長さ」が０．００６％未満の場合、ワイヤの屈曲部に粒子を巻き込むためのワイヤの変形が不十分であり、研磨材の引き込みがが不十分になる。この「余分な長さ」が０．６％を超えると、使用中にワイヤーが伸びすぎて、切断工程中にソーワイヤーが緩む原因となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本考案の成形ソーワイヤーを３次元で表示し、ソーワイヤーの軸を示す。
【図２】図２は、第１実施形態であって、成形ソーワイヤーの生成機能を示す。
【図３】図３は、第２実施形態であって、成形ソーワイヤーの生成機能を示します。
【考案を実施するための形態】
【００１６】
成形ソーワイヤーは、クリンピング（crimping）によって生成される。クリンピングとは、直線の鋼線を一対の互いに噛み合う歯付きホイールの間に導く動作である。歯付きホイールの歯は、ワイヤーを傷つけないように丸くなっている。これは一対の歯車によく似ているが、鋼線を通すために歯車は間隔を空けている。歯付きホイールの歯の間隔が一定であるため、鋼線は周期的に変形させられる。
【００１７】
この周期的な変形は、波形「ｆ（ｚ）」で説明できる。ここで、「ｚ」は、成形ソーワイヤーの軸に沿った距離に対応する関数の独立変数である。関数「ｆ」の値は、例えば、Ｘ方向におけるＺ軸からの偏差に対応する。ｆ（ｚ）の値は、Ｘ＝−ａとＸ＝＋ａの間で変化し、「ａ」は関数の振幅である。波形「ｆ（ｚ）」には、関数のすべての独立変数「ｚ」に対してｆ（ｚ＋Ｗ）＝ｆ（ｚ）という性質を有する。「Ｗ」は波形の波長である。したがって、Ｚ軸の原点として選択された値「ｚ０」の場合、「ｆ（ｚ）」はゼロになる必要がある。その選択により、ｆ（０）は０になり、同様にｆ（Ｗ）はゼロにならなければならない。波形ｆ（ｚ）には、０からＷまでの各範囲内で、「ｗ１」において１つの最小値（ｆ（ｗ１）＝−ａ）と、「ｗ２」において１つの最大値（ｆ（ｗ２）＝＋ａ及びｗ１＜ｗ２）がある。よって、０とＷの間にｆ（ｗ０）＝０の別のＺ座標「ｗ０」が必要である。ｗ１＝Ｗ／４およびｗ２＝Ｗ−ｗ１の場合、波形は対称であり、「ｗ０」はｗ０＝Ｗ／２に位置する。ｗ１がＷ/４と異なり、ｗ２＝Ｗ−ｗ１の場合、波形は「ねじれ」（skewed）と呼ばれる。他のすべての波形は、非凸状の投影トレースにつながる。
【００１８】
本考案のソーワイヤーは、１つの波形ｆ（ｚ）によって生成され、最初にＸ方向の変形が与えられる（つまり、鋼線はＸＺ平面にあるクリンプを取得する）。その後、この単一の平坦なクリンプは、すでにクリンプされたワイヤーの平面に直交するＹ方向に、まったく同じ波形ｆ（ｚ）の第２のクリンプを得る。ただし、第２のクリンプは、ＦがＷ／８から３Ｗ／８の間、たとえばＷ／４の順方向位相差「Ｆ」により最初のクリンプに対しシフトされる。したがって、Ｙ方向に与えられる波形はｆ（ｚ＋Ｆ）である。
【００１９】
このようにして、成形された鋼線は、略らせん形状となり、軸に直交する平面上での鋼線の中心線の投影が、角が辺で接続された凸状のトレースを示し、角の曲率が大きくなる。らせんの周期はクリンパー（crimper）の波長に対応する。
【００２０】
図１は、このような成形ソーワイヤー１００の斜視図である。同ワイヤーは、特定の波形ｆ（ｚ）に従って最初に鋼線をＸ方向に単一のクリンプワイヤーに変形することにより、らせん状の二乗変形を取得した鋼線で構成されます。クリンプされたワイヤーは、平面ＸＺに配置される。ワイヤーは、同じ波形でＹ方向に変形されるが、Ｗ／４シフトされる。このようにして、らせん空間曲線が得られ、その投影は、ＸＹ平面上に四角のトレースを形成する。なお、ＸとＹ方向のスケールは同じであるが、これらのスケールはＺ方向では異なる。
【００２１】
図２は、鋼線の中心線の３つの投影を示す。生成される変形ｆ（ｚ）は、右上の図に示すように三角形関数である。波長は４ｍｍである。変形の振幅「ａ」は０．００８ｍｍまたは８μｍである。２つの変形間の位相差「Ｆ」は０．７８ｍｍまたは０．１９×Ｗに設定されている。ワイヤー自体の直径「ｄ」は１２０μｍである。外接円直径Ｄは１３５μｍである。したがって、比率Ｄ／ｄは１．１２５である。中心線「Ｓ」の実長さと、軸長「Ｌ」との差は、０．００６１％であり、この長さは（Ｓ−Ｌ）／Ｌとされる。平均して、屈曲部間の距離は１ｍｍまたは直径「ｄ」の９．２倍である。
【００２２】
図３は、別の実施形態による成形ソーワイヤーの鋼線の中心線の投影を示す。ここで、変形関数ｆ（ｚ）は、左下の図に示すように、歪んだ三角形波形である。三角形の最大値は、４ｍｍの４分の１、つまり波長１ｍｍにおいて達していない（ただし１．２ｍｍにおいては達している）。位相差「Ｆ」は１ｍｍ、すなわちＷ／４に設定された。再び、中心線は、ＸＹ平面上の投影で、角と辺の曲率が異なる凸状の四角形を示す。鋼線の直径は１２０μｍである。成形ソーワイヤーの外接円直径は１３６μｍである。したがって、Ｄ／ｄは１．１３である。余分な長さ（Ｓ−Ｌ）／Ｌは、０．００６７％である。屈曲部間の平均距離は、９．２×ｄである。
【００２３】
説明した形状の成形ソーワイヤーには、ソーワイヤーと外接円筒間に、研磨粒子が捕捉され得る隙間を提供するという利点がある。これにより、切断効率が向上する。らせん形状のため、ソーワイヤーは、優先的なクリンピング方向によって切断を開始することはない。さらに、らせん構造を得るために２つの位相シフトされたクリンプを作成するだけでよいため、ワイヤーを高速で生成可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月15日(2020.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
セグメントが間にある屈曲部を有する鋼線を備え、自身の軸に沿って延び、前記鋼線は中心線を有する成形ソーワイヤーであって、
前記成形ソーワイヤーの軸に直交する平面上の、前記中心線の前記成形ソーワイヤーの軸に平行な投影は、辺によって接続された角を有する凸状のトレースを有し、前記角は、前記辺の曲率に比して大きい曲率を有することを特徴とする、成形ソーワイヤー。
【請求項２】
前記角の数が３または４である、請求項１に記載の成形ソーワイヤー。
【請求項３】
前記鋼線は、直径「ｄ」を有し、前記直径は、４０から３００μｍである、請求項１または２に記載の成形ソーワイヤー。
【請求項４】
前記鋼線は、直径「ｄ」を有し、前記成形ソーワイヤーは、外接円直径「Ｄ」を有し、比率Ｄ／ｄは、１．０４から１．４０である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の成形ソーワイヤー。
【請求項５】
前記鋼線が直径「ｄ」を有し、前記成形ソーワイヤーの軸に沿った屈曲部間の平均距離は、前記直径「ｄ」の５から５０倍である、
請求項１から４のいずれか一項に記載の成形ソーワイヤー。
【請求項６】
軸方向長さ「Ｌ」にわたって測定したときの前記中心線の長さ「Ｓ」は、前記軸方向長さ「Ｌ」の０．００６％から０．６％前記軸方向長さ「Ｌ」よりも長く、前記軸方向の長さは、前記成形ソーワイヤーの軸に沿って測定される、
請求項１に記載の成形ソーワイヤー。